粉煤灰基灌浆材料的制备及性能的研究.pdf

1、粉煤灰综合利用F L YA S HC O M P R E H E N S I V EU T。I Z A T I O N2 0 1 3N O 5粉煤灰基灌浆材料的制备及性能的研究F l yA s hB a s eG r o u t i n gM a t e r i a lP r e p a r a t i o na n dP r o p e r t i e so fR e s e a r c h王朝强1，谭克锋1，吴修胜2(1 西南科技大学材料科学与工程学院，四川绵阳6 2 1 0 1 0；2 安徽建筑工业学院材料与化学工程学院，安徽合肥2 3 0 6 0 1)摘要：利用粉煤灰作为主要原料，加入

2、其它具有胶凝增强和提高早期强度的外掺料，以及能改善浆液性能的外加剂，研发出一种新型绿色灌浆材料。经研究表明：粉煤灰基灌浆材料的最佳配合比，在水固比为0 9：l 时(水泥：粉煤灰：粘土)1 0：8 0：1 0 和1 5：7 5：1 0，羟乙基纤维素0 2 5，膨润土0 2 5，羧甲基纤维素0 5 时，浆体的悬浮性较好，可灌性能好，粘度、流动度均满足需要，硬化体固结强度相对较高，充填加固效果较好，总体要优于同一条件下的粘土浆材。关键词：粉煤灰；灌浆材料；水固比；激发剂中图分类号：X 7 7 3文献标识码：A文章编号：1 0 0 5 8 2 4 9(2 0 1 3)0 5 0 0 2 5 0 4目前

3、煤矿矿井通常采用粉煤灰和黄泥浆预防性注浆手段进行采空区的防灭火。黄泥浆注浆防灭火技术在我国有自然发火危险的矿井中用得较普遍，也取得了良好的效果，成为煤矿防灭火的主要措施之一。黄泥浆能够吸热降温，对煤体具有包裹作用，能够隔绝氧与煤的接触，对于采空区的防灭火效果显著。但黄泥浆的制备需要消耗大量的黄土，耗费大量的土地资源，为了解决这一问题，我们必须寻找一种廉价易得的替代品。粉煤灰的化学成分以氧化硅和氧化铝为主，固体颗粒较普通水泥颗粒细小，且颗粒级配分布也更合理，可以通过一系列的研究，使其能够发展成为一种新型的注浆材料。所以直接使用廉价易得的粉煤灰替代黄土作防灭火注浆材料成为煤矿防灭火的发展趋势。1

4、试验原材料与试验方法1 1 原材料粉煤灰：安徽淮南发电厂(I 级)；水泥：安徽铜陵海螺P I I5 2 5；粘土(黄土浸泡沉淀自制)；外加剂：羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、膨润土等。1 2 试验方法收稿日期：2 0 1 3-0 5 1 3浆体粘度试验所配的浆液是由斯托默粘度计来测量，此仪器操作较简单，测量结果也比较精确，可直接显示待测浆体的粘度值。浆体流动度试验流动度试验用简易L 型仪测量，将配好的浆体倒于入L 型仪中，浆体在重力的作用下，等时间内在下方沟槽中所流淌的距离，以此来表征浆液的流动性能。浆体滞浆率试验用相同体积的浆体，置于装有固定石子的锥形瓶(两头通的)中，下方有烧杯接着，不同水固比

5、下，前后体积之差，即滞留在石子表面的浆体体积，从而来表征其滞浆率。力学性能试验试验采用的试件尺寸4 0 m m x 4 0 m m x l 6 0 m m，试件脱模后标准养护2 8 d，测其抗折、抗压强度。浆体的凝结时间试验采用G B T1 3 4 6)2 0 0 1测定水泥凝结时间的方法测定浆液的初凝时间和终凝时间。2 试验结果分析2 1 粘度、流动度的结果分析2 1 1 水泥掺量为1 0、1 5，膨润土、羟乙基纤维素掺量相同，粘度与他们之间的关系见图1 4。-2 5 2 0 1 3N O 5粉煤灰综合利用F L YA S HC O M P R E I I E N S I V EU T I

6、L I Z A T I O N图1 水泥掺量为1 0，O 2 5 膨润土、0 2 5 羟乙基纤维素、o 2 5 羧甲基纤维素图3 水泥掺为1 5。0 2 5 膨润土、0 2 5 羟乙基纤维素、O 2 5 羧甲基纤维素1”：+。Y l,1 0 1 4：“t“,q：1 1 l o!t L：1图2 水泥掺量为1 0。O 2 5 膨润土、O 2 5 羟乙基纤维素、0 5 羧甲基纤维素图4 水泥掺为1 5。O 2 5 膨润土、0 2 5 羟乙基纤维素、0 5 羧甲基纤维素从图1 4 中可知：(1)当水泥量固定时，随着粉煤灰、粘土两相掺量的变化，浆体的粘度先增后降，流动度先降后增；(2)水泥掺量为1 0、1 5，粉煤灰：粘土为8 0：1 0、7 5：1 0 时，粘度最大，曲线出现凸点；原因有：粘土矿物包括高岭石、蒙脱石、伊利石等，尽管它们的分子结合形态和晶体结构有所差别，但共同点都属于硅铝酸盐，其晶体形状都是层片状的，层与层之间靠S i-0 A I-O 键间的氢键或范德华力相连接。在无水(干燥)情况下，层间距离很小(大约1 斗m 左右)，而在有水的情况下，层间会吸附和填充大量的水，层间距离可能增加